原标题：专用于在混合动力汽车/电动汽车中实现高频工作和稳健性的汽车类GaN FET

专用于在混合动力汽车（HEV）/电动汽车（EV）中实现高频工作和稳健性的汽车类GaN FET，是一种采用氮化镓（Gallium Nitride，GaN）材料制作的新型功率半导体器件。以下是对其的详细分析：

一、GaN FET的优势

1. 高频性能优异：

• 氮化镓材料拥有更高的电子迁移率和饱和漂移速度，因此GaN FET在高频应用中的表现更佳，能够实现更高的工作频率。

• 这有助于缩小系统尺寸、降低电感和电容等无源元件的体积。

2. 低导通电阻：

• GaN FET的导通电阻（Rds(on)）远低于同等规格的硅基器件，有助于减少传导损耗，提高能效。

• 特别适合于高效率电源转换器、逆变器等领域。

3. 更快的开关速度：

• 由于其极小的输出电荷和输入电荷，GaN FET具有非常快的开关速度，从而降低了开关损耗。

• 尤其是在高频开关操作中，能够显著提升系统的整体效率。

4. 耐高压能力：

• 虽然GaN器件起步时主要应用于低压领域，但随着技术的发展，现在已有适用于更高电压等级的GaN器件出现。

• 它们能在较高的电压下保持良好的性能。

5. 热稳定性强：

• 氮化镓材料具有很高的禁带宽度，这意味着GaN FET在高温环境下仍能保持稳定的工作状态。

• 这有利于简化散热设计并提高可靠性。

二、GaN FET在混合动力汽车/电动汽车中的应用

1. 车载充电器（OBC）：

• 电动汽车车载充电器是电动汽车的重要组成部分，其性能直接影响到充电速度和效率。

• GaN FET的低导通电阻和快速开关特性能够显著降低电力转换过程中的功率损耗，提高充电效率。

• 这直接转化为更快的充电速度和更少的热量产生，使得车载充电器能在更小的空间内实现更高的功率密度。

2. 牵引逆变器：

• 用于电动车驱动电机的控制，通过使用GaN FET可以实现更快的开关速度和更高的功率密度，从而降低能耗和成本。

3. 高压直流/直流转换器：

• GaN FET也适用于电动汽车中的高压直流/直流转换器，有助于提高整个电力转换系统的效率和性能。

三、具体产品示例

德州仪器（TI）推出的650V完全集成式汽车类GaN FET是这一领域的佼佼者。该产品具有以下特点：

1. 高频开关能力：

• 与C2000™实时微控制器中的高级控制功能相结合，可在功率转换器中实现高于1MHz的开关频率。

• 与现有的硅和SiC解决方案相比，其磁体尺寸减小了59%，显著提高了功率密度。

2. 低开关损耗：

• 在演示中，大于100V/ns的漏源压摆率可降低67%的开关损耗。

• 这种低损耗特性使得TI的GaN FET在高频应用中具有更高的效率。

3. 增强散热管理：

• 12mm×12mm的顶部冷却QFN封装不仅减小了体积，还增强了散热管理。

• 这对于在高温环境下工作的OBC尤为重要。

4. 高可靠性和耐用性：

• TI GaN器件通过了4000多万小时的器件可靠性测试，并且10年寿命的故障率小于1%，满足了汽车制造商对耐用性的严格要求。

综上所述，专用于在混合动力汽车/电动汽车中实现高频工作和稳健性的汽车类GaN FET凭借其卓越的性能和广泛的应用前景，正逐步成为推动电动汽车行业发展的重要力量。